JP2021006601A - 光学材料用重合性組成物、光学材料および光学材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】イソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含み、耐熱性に優れる光学材料の作製に使用可能な光学材料用重合性組成物を提供すること。【解決手段】芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、およびポリチオール化合物を含む光学材料用重合性組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、光学材料用重合性組成物、光学材料および光学材料の製造方法に関する。
イソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含む重合性組成物を硬化させて得られる硬化物は、レンズ等の各種光学材料として広く用いられている。
光学材料に望まれる物性の1つとしては、優れた耐熱性を有することが挙げられる。これは、例えば、以下の理由による。光学材料は、例えば、各種光学製品の基材として使用される。光学製品は、通常、光学材料(基材)の上に一層以上の機能性膜(例えば、ハードコート、反射防止膜等)を形成することにより製造される。上記機能性膜は、各種製膜法により形成され、多くの製膜法は加熱処理を伴う。基材である光学材料が耐熱性に劣るものであると、加熱処理によって基材が変形および/または変質することによって、光学製品の品質が低下してしまう場合がある。例えば、基材が変形すると、基材上に形成された機能性膜が基材の変形に追従できずに機能性膜にクラックが発生してしまう場合がある。一方、そのような品質低下を防ぐために基材が耐え得る加熱温度で加熱処理をしようとすると、製膜条件が制約を受けることとなり、使用可能な製膜材料も制限されてしまう。
本発明の一態様は、イソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含み、耐熱性に優れる光学材料の作製に使用可能な光学材料用重合性組成物を提供する。
本発明の一態様は、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、およびポリチオール化合物を含む光学材料用重合性組成物(以下、単に「重合性組成物」とも記載する。)に関する。
上記重合性組成物は、イソ(チオ)シアネート化合物として、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物および不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物を含む。かかる組成物から形成される光学材料は、優れた耐熱性を有することができる。
本発明の一態様によれば、イソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含む重合性組成物を硬化させて得られる光学材料であって、優れた耐熱性を有する光学材料を提供することができる。
[光学材料用重合性組成物]
上記重合性組成物は、上記イソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含む。
上記重合性組成物は、上記イソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含む。
本発明および本明細書において、「イソ(チオ)シアネート化合物」とは、イソ(チオ)シアネート基を1分子あたり1つ以上有する化合物をいうものとする。イソ(チオ)シアネート化合物についての官能数は、1分子中に含まれるイソ(チオ)シアネート基の数である。「イソ(チオ)シアネート」とは、イソシアネートおよびイソチオシアネートの両方または一方を意味する。イソシアネートはイソシアナートと呼ばれることもあり、イソチオシアネートはイソチオシアナートと呼ばれることもある。また、「芳香族イソ(チオ)シアネート化合物」とは、芳香環に直接結合したイソ(チオ)シアネート基を1分子あたり1つ以上有する化合物をいうものとし、「非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物」とは、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物に該当しないイソ(チオ)シアネート化合物をいうものとする。「不飽和脂肪族環」とは、1つ以上の不飽和結合を環内に含む脂肪族環をいうものとする。
本発明および本明細書において、「ポリチオール化合物」とは、チオール基を1分子あたり2つ以上有する化合物をいうものとする。ポリチオール化合物についての官能数は、1分子中に含まれるチオール基の数である。ポリチオール化合物等の重合性組成物の成分として使用可能な各種化合物の中には二種以上の異性体を有するものがあるが、そのような化合物については、二種以上の異性体の混合物を使用してもよく、二種以上の異性体のうちの一種を単独で使用してもよい。
以下に、上記化合物について、更に詳細に説明する。
<芳香族イソ(チオ)シアネート化合物>
芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単官能以上のイソ(チオ)シアネート化合物であり、その官能数については、2官能以上であることが好ましく、2〜4官能であることがより好ましく、2官能または3官能であることが更に好ましい。また、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、芳香環に直接結合したイソ(チオ)シアネート基を1分子あたり2つ以上有することが好ましく、2〜4つ有することがより好ましく、2つまたは3つ有することが更に好ましい。芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単素環式化合物であってもよく、複素環式化合物であってもよい。単素環式化合物は、炭素環式化合物であることができ、複素環式化合物は、環状構造を構成する原子として、炭素原子とともに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を1つ以上含むことができる。また、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単環式化合物であってもよく、二環式以上の多環式化合物であってもよく、複数の環状構造が連結基を介して連結した構造を有する化合物であってもよい。
芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単官能以上のイソ(チオ)シアネート化合物であり、その官能数については、2官能以上であることが好ましく、2〜4官能であることがより好ましく、2官能または3官能であることが更に好ましい。また、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、芳香環に直接結合したイソ(チオ)シアネート基を1分子あたり2つ以上有することが好ましく、2〜4つ有することがより好ましく、2つまたは3つ有することが更に好ましい。芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単素環式化合物であってもよく、複素環式化合物であってもよい。単素環式化合物は、炭素環式化合物であることができ、複素環式化合物は、環状構造を構成する原子として、炭素原子とともに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を1つ以上含むことができる。また、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単環式化合物であってもよく、二環式以上の多環式化合物であってもよく、複数の環状構造が連結基を介して連結した構造を有する化合物であってもよい。
芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の具体例としては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等を挙げることができる。更に、上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換体、アルキル置換体、アルコキシ置換体、ニトロ置換体や多価アルコールとのプレポリマー型変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ビュレット変性体、ダイマー化またはトリマー化反応生成物等も使用できる。芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としては、一種の芳香族イソ(チオ)シアネート化合物のみ使用してもよく、二種以上の芳香族イソ(チオ)シアネート化合物を混合して使用してもよい。
上記重合性組成物における上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の含有率は、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、例えば0質量%超50.00質量%以下、好ましくは15.00〜35.00質量%の範囲であることができる。本発明および本明細書において、重合性組成物の質量とは、重合性組成物が溶媒を含む場合には溶媒を除く質量をいうものとする。
<非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物>
上記重合性組成物は、イソ(チオ)シアネート化合物として、一種以上の芳香族イソ(チオ)シアネート化合物とともに、一種以上の非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物を含む。上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、不飽和脂肪族環を有する。上記不飽和脂肪族環は、脂肪族単素環または脂肪族複素環であることができ、脂肪族単素環は脂肪族炭素環であることができ、脂肪族複素環は、環状構造を構成する原子として、炭素原子とともに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を1つ以上含むことができる。また、上記不飽和脂肪族環は、単環式脂肪族環であってもよく、二環式以上の多環式脂肪族環であってもよく、一態様では二環式脂肪族環であることが好ましい。また、上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、不飽和脂肪族環を1分子あたり1つ以上含むことができ、2つ以上含むこともできる。一態様では、上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物が有する不飽和脂肪族環の数は、1分子あたり1つであることが好ましい。上記不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合がポリチオール化合物に含まれるチオール基と反応することによって形成される構造が、上記重合性組成物を硬化させて得られる光学材料の耐熱性向上に寄与すると本発明者らは推察している。
上記重合性組成物は、イソ(チオ)シアネート化合物として、一種以上の芳香族イソ(チオ)シアネート化合物とともに、一種以上の非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物を含む。上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、不飽和脂肪族環を有する。上記不飽和脂肪族環は、脂肪族単素環または脂肪族複素環であることができ、脂肪族単素環は脂肪族炭素環であることができ、脂肪族複素環は、環状構造を構成する原子として、炭素原子とともに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を1つ以上含むことができる。また、上記不飽和脂肪族環は、単環式脂肪族環であってもよく、二環式以上の多環式脂肪族環であってもよく、一態様では二環式脂肪族環であることが好ましい。また、上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、不飽和脂肪族環を1分子あたり1つ以上含むことができ、2つ以上含むこともできる。一態様では、上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物が有する不飽和脂肪族環の数は、1分子あたり1つであることが好ましい。上記不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合がポリチオール化合物に含まれるチオール基と反応することによって形成される構造が、上記重合性組成物を硬化させて得られる光学材料の耐熱性向上に寄与すると本発明者らは推察している。
上記不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合の数は、1つ以上であり、1〜3つであることが好ましく、1つまたは2つであることが好ましく、1つであることがより好ましい。上記不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合は、炭素−炭素二重結合であることができる。上記不飽和脂肪族環の具体例としては、ノルボルネン環を挙げることができる。
上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単官能以上のイソ(チオ)シアネート化合物であり、その官能数については、単官能または2もしくは3官能であることが好ましく、単官能または2官能であることがより好ましく、単官能であることが更に好ましい。
上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の一態様としては、下記一般式1で表される化合物を挙げることができる
一般式1中、Qは、n価の不飽和脂肪族環基を表し、Lは二価の連結基を表し、mは0または1であり、nは上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の官能数である。
一般式1中、Qで表されるn価の不飽和脂肪族環基の詳細については、不飽和脂肪族環に関する先の記載を参照できる。Qで表されるn価の不飽和脂肪族環基は、n価のノルボルネン基であることが好ましい。
一般式1中、Lで表される二価の連結基は、例えばアルキレン基であることができ、炭素数1〜6のアルキレン基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数1または2のアルキレン基であることが更に好ましく、メチレン基であることが一層好ましい。上記アルキレン基は、無置換であってもよく、置換基を有していてもよく、無置換であることが好ましい。置換基を有する場合、置換基としては、例えば、アルキル基(例えば炭素数1〜6のアルキル基)、ヒドロキシ基、アルコキシ基(例えば炭素数1〜6のアルコキシ基)、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、シアノ基、アミノ基、ニトロ基、アシル基、カルボキシ基、カルボキシ基の塩、スルホン酸基、スルホン酸基の塩等を挙げることができる。また、本発明および本明細書において、特記しない限り、記載されている基は置換基を有してもよく無置換であってもよい。また、置換基を有する基について「炭素数」とは、特記しない限り、置換基の炭素数を含まない炭素数を意味するものとする。
一般式1中、mは0または1であり、nは上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の官能数である。nは、1、2または3であることが好ましく、1または2であることがより好ましく、1であることが更に好ましい。
一般式1で表される化合物の具体例としては、5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5,6−ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン等を挙げることができる。5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンは、以下の構造を有する化合物であり、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン−5−メチルイソシアネートまたは5−イソシアナトメチル−2−ノルボルネンと呼ばれることもある。
上記重合性組成物における上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の含有率は、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、例えば0質量%超50.00質量%以下、好ましくは15.00〜35.00質量%の範囲であることができる。
<ポリチオール化合物>
上記重合性化合物は、上記のイソ(チオ)シアネート化合物とともに、一種以上のポリチオール化合物を含む。ポリチオール化合物は、脂肪族化合物であってもよく、芳香族化合物であってもよい。また、ポリチオール化合物が環状構造を有する化合物である場合、その環状構造は、単素環または脂肪族複素環であることができ、単素環は炭素環であることができ、複素環は、環状構造を構成する原子として、炭素原子とともに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を1つ以上含むことができる。ポリチオール化合物が有するチオール基の数は、1分子あたり2つ以上であり、好ましくは2〜4つである。また、ポリチオール化合物が有するチオール基の数が1分子あたり3つ以上であることも好ましい。
上記重合性化合物は、上記のイソ(チオ)シアネート化合物とともに、一種以上のポリチオール化合物を含む。ポリチオール化合物は、脂肪族化合物であってもよく、芳香族化合物であってもよい。また、ポリチオール化合物が環状構造を有する化合物である場合、その環状構造は、単素環または脂肪族複素環であることができ、単素環は炭素環であることができ、複素環は、環状構造を構成する原子として、炭素原子とともに、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を1つ以上含むことができる。ポリチオール化合物が有するチオール基の数は、1分子あたり2つ以上であり、好ましくは2〜4つである。また、ポリチオール化合物が有するチオール基の数が1分子あたり3つ以上であることも好ましい。
ポリチオール化合物としては、例えば、メタンジチオール、1,2−エタンジチオール、1,1−プロパンジチオール、1,2−プロパンジチオール、1,3−プロパンジチオール、2,2−プロパンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、1,2,3−プロパントリチオール、テトラキス(メルカプトメチル)メタン、1,1−シクロヘキサンジチオール、1,2−シクロヘキサンジチオール、2,2−ジメチルプロパン−1,3−ジチオール、3,4−ジメトキシブタン−1,2−ジチオール、2−メチルシクロヘキサン−2,3−ジチオール、1,1−ビス(メルカプトメチル)シクロヘキサン、チオリンゴ酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、2,3−ジメルカプトコハク酸(2−メルカプトエチルエステル)、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール(2−メルカプトアセテート)、2,3−ジメルカプト−1−プロパノール(3−メルカプトアセテート)、ジエチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、ジエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,2−ジメルカプトプロピルメチルエーテル、2,3−ジメルカプトプロピルメチルエーテル、2,2−ビス(メルカプトメチル)−1,3−プロパンジチオール、ビス(2−メルカプトエチル)エーテル、エチレングリコールビス(2−メルカプトアセテート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(2−メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(2−メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパン等の脂肪族ポリチオール化合物;1,2−ジメルカプトベンゼン、1,3−ジメルカプトベンゼン、1,4−ジメルカプトベンゼン、1,2−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2−ビス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,2−ビス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,2,3−トリメルカプトベンゼン、1,2,4−トリメルカプトベンゼン、1,3,5−トリメルカプトベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,2,3,4−テトラメルカプトベンゼン、1,2,3,5−テトラメルカプトベンゼン、1,2,4,5−テトラメルカプトベンゼン、1,2,3,4−テトラキス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,3,4−テトラキス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,3,4−テトラキス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトメトキシ)ベンゼン、1,2,3,4−テトラキス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトエトキシ)ベンゼン、2,2'−ジメルカプトビフェニル、4,4' −ジメルカプトビフェニル、4,4' −ジメルカプトビベンジル、2,5−トルエンジチオール、3,4−トルエンジチオール、1,4−ナフタレンジチオール、1,5−ナフタレンジチオール、2,6−ナフタレンジチオール、2,7−ナフタレンジチオール、2,4−ジメチルベンゼン−1,3−ジチオール、4,5−ジメチルベンゼン−1,3−ジチオール、9,10−アントラセンジメタンチオール、1,3−ジ(p−メトキシフェニル)プロパン−2,2−ジチオール、1,3−ジフェニルプロパン−2,2−ジチオール、フェニルメタン−1,1−ジチオール、2,4−ジ(p−メルカプトフェニル)ペンタン等の芳香族ポリチオール化合物;2,5−ジクロロベンゼン−1,3−ジチオール、1,3−ジ(p−クロロフェニル)プロパン−2,2−ジチオール、3,4,5−トリブロム−1,2−ジメルカプトベンゼン、2,3,4,6−テトラクロル−1,5−ビス(メルカプトメチル)ベンゼン等の塩素置換体、臭素置換体等のハロゲン置換芳香族ポリチオール化合物;1,2−ビス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2−ビス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,3−ビス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,4−ビス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,3−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,4−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,3,5−トリス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,3,4−テトラキス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトメチルチオ)ベンゼン、1,2,3,4−テトラキス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン、1,2,4,5−テトラキス(メルカプトエチルチオ)ベンゼン等、およびこれらの核アルキル化物等のメルカプト基以外に硫黄原子を含有する芳香族ポリチオール化合物;ビス(メルカプトメチル)スルフィド、ビス(メルカプトエチル)スルフィド、ビス(メルカプトプロピル)スルフィド、ビス(メルカプトメチルチオ)メタン、ビス(2−メルカプトエチルチオ)メタン、ビス(3−メルカプトプロピルチオ)メタン、1,2−ビス(メルカプトメチルチオ)エタン、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)エタン、1,2−ビス(3−メルカプトプロピルチオ)エタン、1,3−ビス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,3−ビス(2−メルカプトエチルチオ)プロパン、1,3−ビス(3−メルカプトプロピルチオ)プロパン、1,2−ビス(2−メルカプトエチルチオ)−3−メルカプトプロパン、2−メルカプトエチルチオ−1,3−プロパンジチオール、1,2,3−トリス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(2−メルカプトエチルチオ)プロパン、1,2,3−トリス(3−メルカプトプロピルチオ)プロパン、テトラキス(メルカプトメチルチオメチル)メタン、テトラキス(2−メルカプトエチルチオメチル)メタン、テトラキス(3−メルカプトプロピルチオメチル)メタン、ビス(2,3−ジメルカプトプロピル)スルフィド、2,5−ジメルカプト−1,4−ジチアン、ビス(メルカプトメチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトエチル)ジスルフィド、ビス(メルカプトプロピル)ジスルフィド等、およびこれらのチオグリコール酸およびメルカプトプロピオン酸のエステル、ヒドロキシメチルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシメチルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシエチルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシエチルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシプロピルスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシプロピルスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシメチルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシメチルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシエチルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシエチルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、ヒドロキシプロピルジスルフィドビス(2−メルカプトアセテート)、ヒドロキシプロピルジスルフィドビス(3−メルカプトプロピオネート)、2−メルカプトエチルエーテルビス(2−メルカプトアセテート)、2−メルカプトエチルエーテルビス(3−メルカプトプロピオネート)、1,4−ジチアン−2,5−ジオールビス(2−メルカプトアセテート)、1,4−ジチアン−2,5−ジオールビス(3−メルカプトプロピオネート)、チオグリコール酸(2−メルカプトエチルエステル)、チオジプロピオン酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、4,4' −チオジブチル酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、ジチオジグリコール酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、ジチオジプロピオン酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、4,4' −ジチオジブチル酸ビス(2−メルカプトエチルエステル)、チオジグリコール酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、チオジプロピオン酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、ジチオジグリコール酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、ジチオジプロピオン酸ビス(2,3−ジメルカプトプロピルエステル)、4−メルカプトメチル−1,8−ジメルカプト−3,6−ジチアオクタン(4−メルカプトメチル−3,6−ジチアオクタン−1,8−ジチオールとも呼ばれる)、ビス(1,3−ジメルカプト−2−プロピル)スルフィド、ビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール(4,7−ビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール、4,8−ビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオールおよび5,7−ビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオールからなる群から選択される異性体の一種またはこれら異性体の二種もしくは三種の混合物)等メルカプト基以外に硫黄原子を含有する脂肪族ポリチオール化合物;3,4−チオフェンジチオール、テトラヒドロチオフェン−2,5−ジメルカプトメチル、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ジメルカプト−1,4−ジチアン、2,5−ジメルカプトメチル−1,4−ジチアン等のメルカプト基以外に硫黄原子を含有する複素環化合物等が挙げられる。
上記重合性組成物における上記ポリチオール化合物の含有率は、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、例えば20.00〜80.00質量%、好ましくは30.00〜70.00質量%、より好ましくは40.00〜60.00質量%の範囲であることができる。
<その他の成分>
上記重合性組成物は、上記のイソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含む。上記のイソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物は、重合のための反応に寄与することができる成分(重合性成分)である。重合のための反応は、
ポリチオール化合物が有するチオール基と上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合との反応(例えば、チオール基と炭素−炭素二重結合とのチオール−エン反応);および
ポリチオール化合物に含まれるチオール基と、上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物または上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物に含まれるイソ(チオ)シアネートとの反応(チオウレタン化反応)、
であることができる。また、上記重合性組成物は、上記の重合性成分とともに、一種以上の他の重合性成分を含んでもよく、含まなくてもよい。他の重合性成分としては、例えば、1分子あたり2つ以上のヒドロキシ基を有する化合物(ポリオール化合物)の一種以上を挙げることができる。ポリオール化合物は、この化合物に含まれるヒドロキシ基が、上記のイソ(チオ)シアネート化合物のいずれかが有するイソ(チオ)シアネート基と反応(ウレタン化反応)することにより、ウレタン結合を形成することができる。ポリオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングルコール、トリエチレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、エリスリトール、キシリトール、マンニトール、ポリカプロラクトンジオール、ポリエチレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールA−ビス(2−ヒドロキシエチルエーテル)、テトラブロムビスフェノールA、テトラブロムフェノールA−ビス(2−ヒドロキシエチルエーテル)、ピロガロール等を挙げることができる。上記重合性組成物が一種以上のポリオール化合物を含む場合、ポリオール化合物の含有率は、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、例えば0質量%超30.00質量%以下、好ましくは10.00〜20.00質量%の範囲であることができる。
上記重合性組成物は、上記のイソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物を含む。上記のイソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物は、重合のための反応に寄与することができる成分(重合性成分)である。重合のための反応は、
ポリチオール化合物が有するチオール基と上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合との反応(例えば、チオール基と炭素−炭素二重結合とのチオール−エン反応);および
ポリチオール化合物に含まれるチオール基と、上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物または上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物に含まれるイソ(チオ)シアネートとの反応(チオウレタン化反応)、
であることができる。また、上記重合性組成物は、上記の重合性成分とともに、一種以上の他の重合性成分を含んでもよく、含まなくてもよい。他の重合性成分としては、例えば、1分子あたり2つ以上のヒドロキシ基を有する化合物(ポリオール化合物)の一種以上を挙げることができる。ポリオール化合物は、この化合物に含まれるヒドロキシ基が、上記のイソ(チオ)シアネート化合物のいずれかが有するイソ(チオ)シアネート基と反応(ウレタン化反応)することにより、ウレタン結合を形成することができる。ポリオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングルコール、トリエチレングリコール、ブチレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、エリスリトール、キシリトール、マンニトール、ポリカプロラクトンジオール、ポリエチレングリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールA−ビス(2−ヒドロキシエチルエーテル)、テトラブロムビスフェノールA、テトラブロムフェノールA−ビス(2−ヒドロキシエチルエーテル)、ピロガロール等を挙げることができる。上記重合性組成物が一種以上のポリオール化合物を含む場合、ポリオール化合物の含有率は、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、例えば0質量%超30.00質量%以下、好ましくは10.00〜20.00質量%の範囲であることができる。
上記重合性組成物は、更に、光学材料の製造のために一般に用いられる添加剤、触媒等の公知の成分の一種以上を任意に含むことができる。添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、離型剤等の各種添加剤を挙げることができる。また、添加剤として、ホスフィン誘導体等の有機リン化合物を用いることもできる。添加剤の使用量は適宜設定することができる。
触媒としては、チオール基と不飽和結合との反応(例えば、チオール基と炭素−炭素二重結合とのチオール−エン反応)を触媒する触媒(以下、「第一の触媒」と記載する。)と、チオール基とイソ(チオ)シアネートとの反応(チオウレタン化反応)を触媒する触媒(以下、「第二の触媒」と記載する。)とを、使用することが好ましい。チオウレタン化反応を触媒する触媒は、通常、ポリオール化合物のヒドロキシ基とイソ(チオ)シアネート化合物のイソ(チオ)シアネート基とのウレタン化反応を触媒する触媒でもあり得る。
チオール基と不飽和結合との反応を触媒する第一の触媒としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソオブチレート、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ1−フェニルエタン)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾビス系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ラウロイル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t− ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーイソノナノエート、t−アミルパーオキシアセテート、t−アミルパーオキシベンゾエート等の過酸化物系化合物を挙げることができる。上記重合性組成物は、例えば、第一の触媒を、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、0.01〜0.50質量%含むことができる。
チオウレタン化反応を触媒する第二の触媒としては、ジブチル錫ジアセテ−ト、ジブチル錫ジラウレ−ト、ジブチル錫ジクロライド、ジメチル錫ジクロライド、モノメチル錫トリクロライド、トリメチル錫クロライド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫フロライド、ジメチル錫ジブロマイド等の有機錫系化合物を挙げることができる。上記重合性組成物は、例えば、第二の触媒を、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、0.01〜0.50質量%含むことができる。
チオール基と不飽和結合との反応を触媒する第一の触媒としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、ジメチル−2,2’−アゾビスイソオブチレート、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、1,1’−アゾビス(1−アセトキシ1−フェニルエタン)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)等のアゾビス系化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化tert−ブチル、過酸化プロピオニル、過酸化ラウロイル、過酢酸tert−ブチル、過安息香酸tert−ブチル、tert−ブチルヒドロペルオキシド、tert−ブチルペルオキシピバレート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、t− ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーイソノナノエート、t−アミルパーオキシアセテート、t−アミルパーオキシベンゾエート等の過酸化物系化合物を挙げることができる。上記重合性組成物は、例えば、第一の触媒を、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、0.01〜0.50質量%含むことができる。
チオウレタン化反応を触媒する第二の触媒としては、ジブチル錫ジアセテ−ト、ジブチル錫ジラウレ−ト、ジブチル錫ジクロライド、ジメチル錫ジクロライド、モノメチル錫トリクロライド、トリメチル錫クロライド、トリブチル錫クロライド、トリブチル錫フロライド、ジメチル錫ジブロマイド等の有機錫系化合物を挙げることができる。上記重合性組成物は、例えば、第二の触媒を、上記重合性組成物の質量(100質量%)に対して、0.01〜0.50質量%含むことができる。
また、上記重合性組成物は、溶媒を添加せずに調製してもよく、任意の量の溶媒を添加して調製してもよい。溶媒としては、重合性組成物に使用可能な溶媒として公知の溶媒の一種以上を任意の量で用いることができる。
上記重合性組成物は、以上説明した各種成分を同時に、または任意の順序で順次、混合することにより調製することができる。上記重合性化合物を調製する工程は、好ましくは、ポリチオール化合物と上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物とを第一の触媒の存在下で混合する第一の混合段階と、第一の混合段階で得られた混合物に、上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物を、第二の触媒の存在下で混合する第二の混合段階を含むことができる。第二の混合段階は、好ましくは、上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物と、第一の混合段階で混合されたポリチオール化合物と同じポリチオール化合物、異なるポリチオール化合物およびポリオール化合物からなる群から選択される一種以上のポリ(チ)オール化合物とを、第二の触媒の存在下で混合する工程であることができる。本発明および本明細書において、「ポリ(チ)オール化合物」は、ポリチオール化合物およびポリオール化合物の一方または両方を意味する。
第一の混合段階において、好ましくは混合物を加熱することができる。上記加熱は、40〜100℃の加熱温度で0.5〜2.0時間行うことが好ましい。上記加熱温度は、混合を行う容器内の混合物の温度をいうものとする。第一の混合段階を行うことにより、好ましくは加熱を含む第一の混合段階を行うことにより、上記ポリチオール化合物のチオール基と上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物の不飽和脂肪族環に含まれる不飽和結合とを予備反応させることができると考えられる。このように予備反応を行うことは、上記重合性組成物を硬化させて得られる硬化物(光学材料)の光学的品質向上の観点から好ましい。
第二の混合段階は、例えば、室温雰囲気の環境に配置された容器において、容器内を減圧して行うことが好ましい。第二の混合段階を行う容器内の圧力は、好ましくは1,000Pa以下、より好ましくは800Pa以下、更に好ましくは700Pa以下であり、作業効率の観点から、好ましくは10Pa以上、より好ましくは50Pa以上、更に好ましくは100Pa以上である。減圧された容器内での混合は、10〜60分間行うことが好ましい。こうして得られた重合性組成物には、そのまま、またはフィルターろ過等の工程の1つ以上を任意に実施した後、硬化処理に付される。本発明および本明細書における「重合性組成物」には、例えば上記のような予備反応が行われることにより、重合性成分が有する反応性基の一部が反応後の形態で含まれるものも包含されるものとする。
[光学材料および光学材料の製造方法]
本発明の一態様は、光学材料用重合性組成物を硬化した硬化物である光学材料に関する。
また、本発明の一態様は、上記重合性組成物に硬化処理を施し硬化させることを含む光学材料の製造方法に関する。
本発明の一態様は、光学材料用重合性組成物を硬化した硬化物である光学材料に関する。
また、本発明の一態様は、上記重合性組成物に硬化処理を施し硬化させることを含む光学材料の製造方法に関する。
先に説明したイソ(チオ)シアネート化合物およびポリチオール化合物は、いずれも重合性成分であり、これら化合物を重合させることにより、上記重合性組成物を硬化させて硬化物(ポリチオウレタン樹脂)を得ることができる。ポリチオウレタン樹脂は、下記式Aで表される結合:
を分子内に複数有する樹脂である。式Aにおいて、Zは酸素原子または硫黄原子である。チオール基がイソシアネート基と反応することによりZが酸素原子の上記結合が形成され、イソチオシアネート基と反応することによりZが硫黄原子の上記結合が形成される。本発明および本明細書における「チオウレタン結合」とは、上記の式Aで表される結合をいうものとする。式A中、*は、チオウレタン結合が、隣接する他の構造と結合する位置を示す。一方、ウレタン結合とは、式A中の硫黄原子(S)の位置に酸素原子(O)を有する結合をいう。
上記重合性組成物に含まれる重合性成分を重合させて得られるポリチオウレタン樹脂は、各種光学材料として用いることができる。例えば、光学材料としては、眼鏡レンズ、望遠鏡レンズ、双眼鏡レンズ、顕微鏡レンズ、内視鏡レンズ、各種カメラの撮像系レンズ等の各種レンズを挙げることができる。本発明および本明細書における「レンズ」には、その上に一層以上の層が任意に積層される「レンズ基材」が包含されるものとする。
例えば、レンズ形状を有する硬化物(「プラスチックレンズ」とも呼ばれる。)を製造するための方法としては、注型重合が好ましい。注型重合では、所定の間隔をもって対向する2つのモールドと、上記間隔を閉塞することにより形成されたキャビティを有する成形型のキャビティへ重合性組成物を注入し、このキャビティ内で重合性組成物に含まれる重合性化合物に硬化処理を施すことにより、硬化物を得ることができる。上記硬化処理は、加熱処理または光照射であることができ、加熱処理であることが好ましい。注型重合に使用可能な成形型の詳細については、例えば特開2009−262480号公報の段落0012〜0014および同公報の図1を参照できる。上記公報では、2つのモールドの間隔を、封止部材としてガスケットにより閉塞した成形型が示されているが、封止部材としてはテープを用いることもできる。
一態様では、注型重合は、次のように行うことができる。重合性組成物を、成形型側面に設けた注入口から成形型キャビティに注入する。注入後、重合性組成物に含まれる重合性成分を、加熱により重合(硬化反応)させることで、重合性組成物が硬化し、キャビティの内部形状が転写された硬化物を得ることができる。重合条件は、特に限定されるものではなく、重合性組成物の組成等に応じて適宜設定することができる。一例として、重合性組成物をキャビティに注入した成形型を、加熱温度20〜150℃で1〜72時間程度加熱することができるが、この条件に限定されるものではない。本発明および本明細書において、注型重合に関する加熱温度とは、成形型が配置される雰囲気温度をいう。また、加熱中に、任意の昇温速度で昇温することができ、任意の降温速度で降温(冷却)することができる。重合(硬化反応)終了後、キャビティ内部の硬化物を成形型から離型する。注型重合において通常行われているように、キャビティを形成している上下モールドとガスケットまたはテープを任意の順序で取り外すことにより、硬化物を成形型から離型することができる。成形型から離型された硬化物は、必要に応じて後処理を行った後、光学材料として用いることができ、例えば各種レンズ(例えばレンズ基材)として用いることができる。一例として、眼鏡レンズのレンズ基材として用いられる硬化物は、通常、離型後に、アニーリング、染色処理、丸め工程等の研削工程、研磨工程、耐衝撃性を向上させるためのプライマーコート層、表面硬度を上げるためのハードコート層等のコート層形成工程等の後工程に付され得る。更に、反射防止層、撥水層等の各種機能性層を、レンズ基材上に形成することができる。これらの工程については、いずれも公知技術を適用することができる。こうして、レンズ基材が上記硬化物である眼鏡レンズを得ることができる。更に、この眼鏡レンズをフレームに取り付けることにより、上記眼鏡レンズを備えた眼鏡を得ることができる。
上記光学材料は、優れた耐熱性を有することができる。優れた耐熱性を有する光学材料は、例えば、その上に各種機能性膜を一層以上形成する製膜工程において加熱処理が行われても、基材である光学材料の変形および/または変質が少ないため、好ましい。耐熱性の指標としては、ガラス転移温度(Tg)を挙げることができる。本発明および本明細書におけるガラス転移温度(Tg)とは、JIS K7196−2012に準拠した熱機械分析(TMA)ペネトレーション法により測定されるガラス転移温度をいう。具体的な測定方法については、後述の実施例を参照できる。ガラス転移温度が高いことは、耐熱性の観点から好ましい。一態様では、上記光学材料は、80℃以上のガラス転移温度を有することができ、80〜130℃のガラス転移温度を有することもできる。
また、上記光学材料は、上記の各種成分を含む重合性組成物から得られた硬化物であることにより、優れた耐熱性と高屈折率とを兼ね備えることができ、優れた耐熱性と高アッベ数とを兼ね備えることもでき、優れた耐熱性、高屈折率および高アッベ数を兼ね備えることもできる。一態様では、上記光学材料の屈折率neは、1.63超であることができ、1.64以上、1.65以上または1.66以上であることもできる。上記光学材料の屈折率neは、例えば、1.70以下、1.69以下または1.68以下であることができ、ここに例示した値を超えてもよい。また、一態様では、上記光学材料のアッベ数νdは、28以上であることが好ましく、29以上であることがより好ましい。上記光学材料のアッベ数νdは、例えば、40以下または38以下であることができ、ここに例示した値を超えてもよい。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。以下に記載の操作および評価は、特記しない限り、大気圧下の室温(20〜25℃程度)の雰囲気の環境において行った。
[実施例1]
300mlナス型フラスコ(以下、「容器」と記載する。)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン20.5g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール12.6gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてトリレンジイソシアネート24.5g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール42.4gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
300mlナス型フラスコ(以下、「容器」と記載する。)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン20.5g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール12.6gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてトリレンジイソシアネート24.5g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール42.4gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
[実施例2]
300mlナス型フラスコ(容器)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン17.0g、ポリチオール化合物として4−メルカプトメチル−1,8−ジメルカプト−3,6−ジチアオクタン9.9gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてトリレンジイソシアナート29.0g、ポリチオール化合物として4−メルカプトメチル−1,8−ジメルカプト−3,6−ジチアオクタン44.1gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
300mlナス型フラスコ(容器)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン17.0g、ポリチオール化合物として4−メルカプトメチル−1,8−ジメルカプト−3,6−ジチアオクタン9.9gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてトリレンジイソシアナート29.0g、ポリチオール化合物として4−メルカプトメチル−1,8−ジメルカプト−3,6−ジチアオクタン44.1gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
[実施例3]
300mlナス型フラスコ(容器)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン20.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール12.3gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート30.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール37.7gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
300mlナス型フラスコ(容器)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン20.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール12.3gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてジフェニルメタンジイソシアネート30.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール37.7gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
[比較例1]
300mlナス型フラスコ(容器)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン22.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール13.5gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、ヘキサメチレンジイソシアネート24.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール40.5gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
300mlナス型フラスコ(容器)に、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソシアネート化合物として5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン22.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール13.5gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、第一の触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01gを添加し、容器内の混合物を60℃の加熱温度に加熱して2時間撹拌を続け、予備反応を行った。
その後、容器内の混合物が室温まで冷却された後、ヘキサメチレンジイソシアネート24.0g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール40.5gおよび第二の触媒としてジメチル錫ジクロライド0.03gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
[比較例2]
300mlナス型フラスコ(容器)に、アリルイソシアネート14.1g、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてトリレンジイソシアネート27.8g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール58.1gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01g、およびジメチル錫ジクロライド0.01gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
300mlナス型フラスコ(容器)に、アリルイソシアネート14.1g、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物としてトリレンジイソシアネート27.8g、ポリチオール化合物としてビス(メルカプトメチル)−3,6,9−トリチアウンデカン−1,11−ジチオール58.1gを仕込み、離型剤としてブトキシエチルアシッドホスフェート(城北化学株式会社製JP−506H)0.15g、触媒として2,2’―アゾビスー2,4−ジメチルバレロニトリル0.01g、およびジメチル錫ジクロライド0.01gを添加し、容器内の圧力を130Pa(1.0Torr)に減圧して30分減圧撹拌を行い、重合性組成物を調製した。
この重合性組成物を、孔径1.0μmのポリテトラフルオロエチレンメンブランフィルターを通してレンズ成形用の成形型に注入し、初期温度25℃から最終温度125℃の温度プログラムにて24時間注型重合を行い、中心肉厚2mmのプラスチックレンズを作製した。
[評価方法]
(1)ガラス転移温度
実施例および比較例の各プラスチックレンズを、成形型から離型した後、ガラス転移温度の測定に付した。ガラス転移温度の測定は、株式会社リガク製熱器械分析装置TMA8310を用いてペネトレーション法により行った。測定時の昇温速度は10K/分とし、ペネトレーション法用圧子として直径0.5mmの圧子を用いた。
(1)ガラス転移温度
実施例および比較例の各プラスチックレンズを、成形型から離型した後、ガラス転移温度の測定に付した。ガラス転移温度の測定は、株式会社リガク製熱器械分析装置TMA8310を用いてペネトレーション法により行った。測定時の昇温速度は10K/分とし、ペネトレーション法用圧子として直径0.5mmの圧子を用いた。
(2)屈折率ne
実施例および比較例の各プラスチックレンズの屈折率neを、カルニュー光学工業株式会社製精密屈折率計KPR−2000型により測定した。
実施例および比較例の各プラスチックレンズの屈折率neを、カルニュー光学工業株式会社製精密屈折率計KPR−2000型により測定した。
(3)アッベ数νd
実施例および比較例の各プラスチックレンズのアッベ数νdを、カルニュー光学工業株式会社製精密屈折率計KPR−2000型により測定した。
実施例および比較例の各プラスチックレンズのアッベ数νdを、カルニュー光学工業株式会社製精密屈折率計KPR−2000型により測定した。
以上の結果を、表1に示す。
実施例1〜3のプラスチックレンズは、イソ(チオ)シアネート化合物として芳香族イソ(チオ)シアネート化合物と不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物とを含む重合性組成物から作製されたプラスチックレンズである。これに対し、比較例1〜3のプラスチックレンズの作製のために使用した重合性組成物は、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物と不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物のいずれか一方を含まない。
表1に示す結果から、実施例1〜3のプラスチックレンズが、比較例1、2のプラスチックレンズと比べてガラス転移温度Tgが高いこと、即ち耐熱性に優れることが確認できる。このように耐熱性に優れるプラスチックレンズは、その上に一層以上の機能性膜(例えば、ハードコート、反射防止膜等)を加熱処理を伴う製膜方法により形成して眼鏡レンズを作製するためのレンズ基材として好適である。更に、表1に示す結果から、実施例1〜3のプラスチックレンズが、優れた耐熱性、高屈折率および高アッベ数を兼ね備えていることも確認できる。
表1に示す結果から、実施例1〜3のプラスチックレンズが、比較例1、2のプラスチックレンズと比べてガラス転移温度Tgが高いこと、即ち耐熱性に優れることが確認できる。このように耐熱性に優れるプラスチックレンズは、その上に一層以上の機能性膜(例えば、ハードコート、反射防止膜等)を加熱処理を伴う製膜方法により形成して眼鏡レンズを作製するためのレンズ基材として好適である。更に、表1に示す結果から、実施例1〜3のプラスチックレンズが、優れた耐熱性、高屈折率および高アッベ数を兼ね備えていることも確認できる。
最後に、前述の各態様を総括する。
一態様によれば、芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、およびポリチオール化合物を含む光学材料用重合性組成物が提供される。
上記重合性組成物は、優れた耐熱性を有する光学材料の製造のために使用することができる。
一態様では、上記不飽和脂肪族環は、不飽和の二環式脂肪族環であることができる。
一態様では、上記不飽和脂肪族環が有する不飽和結合は、炭素−炭素二重結合であることができる。
一態様では、上記不飽和脂肪族環は、ノルボルネン環であることができる。
一態様では、上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単官能のイソ(チオ)シアネート化合物であることができる。
一態様では、上記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンであることができる。
一態様では、上記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、2官能以上のイソ(チオ)シアネート化合物であることができる。
一態様では、上記ポリチオール化合物は、3官能以上のポリチオール化合物であることができる。
一態様によれば、上記光学材料用重合性組成物を硬化した硬化物である光学材料が提供される。
上記光学材料は、優れた耐熱性を有することができる。
一態様では、上記光学材料は、レンズであることができる。
一態様では、上記レンズは、眼鏡レンズであることができる。
一態様によれば。上記光学材料用重合性組成物に硬化処理を施し硬化させることを含む光学材料の製造方法が提供される。
本明細書に記載の各種態様は、任意の組み合わせで2つ以上を組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の一態様は、眼鏡レンズ等の各種光学材料の製造分野において有用である。
Claims (12)
- 芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、
不飽和脂肪族環を有する非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物、および
ポリチオール化合物、
を含む光学材料用重合性組成物。 - 前記不飽和脂肪族環は、不飽和の二環式脂肪族環である、請求項1に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記不飽和脂肪族環が有する不飽和結合は、炭素−炭素二重結合である、請求項1または2に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記不飽和脂肪族環は、ノルボルネン環である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、単官能のイソ(チオ)シアネート化合物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記非芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、5−(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記芳香族イソ(チオ)シアネート化合物は、2官能以上のイソ(チオ)シアネート化合物である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 前記ポリチオール化合物は、3官能以上のポリチオール化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物を硬化した硬化物である光学材料。
- レンズである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学材料。
- 前記レンズは眼鏡レンズである、請求項10に記載の光学材料。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学材料用重合性組成物に硬化処理を施し硬化させることを含む、光学材料の製造方法。
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